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Der
Anmeldegegenstand betrifft den Verpackungsmaschinenbau und dort
insbesondere den Bereich Endverpackung.
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Zu
verpackendes Produkt wird im allgemeinen mittels Transporteinrichtungen,
z. B. mittels Förderbändern einer
Sammelverpackung zugeführt.
Dabei wird das Produkt mittels eines Stempels auf einer andere,
z. B. parallel verlaufende Transporteinrichtung bewegt, wenn dies
aus Gründen
einer gleichmäßigen Verteilung
des Produktes notwendig ist, um am Ende der Transporteinrichtungen
stets eine bestimmte Anzahl an Produkten in jeweils einen Sammelbehälter zu
bringen. Als Sammelbehälter
dienen insbesondere Kartons oder Paletten. Das Produkt kann irgendein
Stückgut
sein, z. B. eine Verpackung mit darin befindlichem Beutel. In diesem
Fall wird eine Vielzahl an Verpackungen, insbesondere Faltschachteln, einem
Sammelbehälter
zugeführt,
um mit diesem einen Weitertransport des Produktes vorzunehmen.
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Bei
einer aus der
EP 0
764 584 A2 bekannten Vorrichtung zum Bewegen eines Produktes,
mit einem gegen das Produkt beweglichen Stempel, einem Antrieb zum
Antreiben des Stempels, wobei der Antrieb über ein Verbindungselement
mit dem Stempel verbunden ist, und einer Transporteinrichtung mit einem
Antrieb zum Zuführen
des Produktes an den Stempel, dient eine Detektionseinrichtung zum
Erkennen der Position des zugeführten
Produktes.
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Bei
der bekannten Vorrichtung wird der Stempel im Bedarfsfall betätigt. Für seine
Bewegung sind keine Steuerungsmittel vorgesehen. Somit haben diese
Vorrichtung und das von ihr ausgeübte Verfahren den Nachteil,
dass stets nur ein gleichförmiger
Bewegungsablauf des Stempels möglich
ist. Eine Anpassung der Stempelbewegung an sich ändernde Bewegungsaufgaben ist
nicht möglich.
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Es
liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung so weiterzubilden,
dass dieser Nachteil beseitigt wird.
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Gelöst ist die
Aufgabe derart, dass eine Steuereinrichtung für eine Ansteuerung des Antriebs des
Stempels vorgesehen ist, und dass die Steuereinrichtung mit der
Detektionseinrichtung verbunden ist (Anspruch 1).
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Die
vorgeschlagene Neuerung hat den Vorteil, dass der Stempel in einer
an die Abmessungen des zugeführten
Produktes, an eine dadurch notwendige Stempelaus lenkung, an zu Verfügung stehende Zeitintervalle
und an eventuell zu schonendes Produkt angepasst werden, kann, um
eine jeweilige Bewegungsaufgabe zu erfüllen. Die Steuereinrichtung dient
dazu, ein Produkt zu bewegen, insbesondere zu verschieben, auszustoßen oder
auch in ein offenes Behältnis
einzuschieben, und dabei Randbedingungen von speziellen oder auch
allgemeinen Bewegungsvorgaben zu entsprechen.
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Die
vorgeschlagene Vorrichtung kann derart gemäß Anspruch 11 betrieben werden,
dass zunächst
ein zugeführtes
Produkt erkannt wird, dass danach der Stempel ausgelenkt und gegen
das Produkt gesetzt wird, und dass schließlich das Produkt in Abhängigkeit
seiner Abmessungen und seiner Zuführgeschwindigkeit oder seiner
Zuführrate
(Produktanzahl pro Zeit) oder seiner mechanischen Eigenschaften
vom Stempel versetzt wird.
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Beim
Zuführen
relativ breiter Produkte werden vergleichsweise weniger Bewegungen
des Produktes als beim Zuführen
relativ schmaler Produkte bei gleicher Zuführgeschwindigkeit und gleichem Produktabstand
benötigt.
Stoßempfindliches
Produkt kann zunächst
bei einer geringen Stempelgeschwindigkeit ergriffen und sodann stark
beschleunigt werden, um letztendlich genausoschnell versetzt zu
werden wie ein mit gleicher Geschwindigkeit zugeführtes stoßempfindliches
Produkt.
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Die
vorgeschlagene Steuereinrichtung steuert unterschiedlichste Bewegungsabläufe des
Stempels. Die Detektionseinrichtung zeigt dabei an, wann und innerhalb
welcher Zeitspanne ein Bewegungsablauf erfolgen kann.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Neuerung sind in den Ansprüchen 2 bis 10
sowie in Anspruch 12 beschrieben.
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Enthält die Steuereinrichtung
eine Wegsteuerung für
die Auslenkung des Stempels (Anspruch 2), so können unterschiedliche Auslenkungen
für unterschiedliche
Betätigungen
des Stempels vorgesehen werden. So kann der Stempel wahlweise unter
Zurücklegung
eines relativ kurzen Weges zum Einschieben von am Stempel vorbeibewegter
Beutel in parallel zu den Beuteln vorbeibewegte, seitlich offene Faltschachteln
genutzt werden. Um ein Produkt von einem Förderband auf ein anderes Förderband
zu schieben (Anspruch 12), ist eine bestimmte Wegstrecke des Stempels
nötig.
Diese ist größer, wenn
das Produkt bei einer Reihe von parallel zueinander ausgerichteten
Förderbändern über mehrere
Förderbänder geschoben
werden muss, um die Förderbänder mit
jeweils einem gleichartigen Produktstrom zu versehen. Die Steuereinrichtung
führt entsprechende Programmbefehle
dem Antrieb des Stempels zu.
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Eine
von der Steuereinrichtung vorgegebene Zeitsteuerung für die Auslenkung
des Stempels (Anspruch 3) eignet sich dazu, eine von der Detektionseinrichtung
erfasste Zeitspanne, die zum Ausführen einer Bewegung eines Produktes
zur Verfügung steht,
optimal zu nutzen. So ist es nicht sinnvoll, eine zur Verfügung stehende
Zeitspanne nicht auszunutzen. Es ist schonender für das Produkt
und die eingesetzte Technik, wenn die Zeitspanne unter Berücksichtigung
einer bestimmten, anzunehmenden Zeitgenauigkeit ausgenutzt wird,
um einen Vorgang präzise
auszuführen.
Oder eine Zeitspanne wird verringert, um eine dadurch gewonnene
Zeitdifferenz für eine
andere Funktion nutzen zu können.
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Weist
gemäß Anspruch
4 die Steuereinrichtung einen Modus für eine Wegsteuerung und einen Modus
für eine
Zeitsteuerung auf, und ist eine Umschalteinrichtung zum Umschalten
von einem Modus in einen anderen Modus vorgesehen, so kann jeweils ein
optimaler Modus vorgewählt
werden. Ist dabei die Umschalteinrichtung automatisiert und weist
sie eine Elektronik zum automatischen Erkennen und Umschalten auf
einen günstigeren
Modus auf, so kann die Steuereinrichtung nach jeweils vorgegebenen Randbedingungen
(Bewegungsaufgaben) den jeweils besseren Modus ausführen lassen.
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Eine
Optimierung wird im Regelfall erreicht, wenn die Steuereinrichtung
eine Weg-Zeit-Steuerung
für die
Auslenkung des Stempels enthält
(Anspruch 5). Diese berücksichtigt
pro Bewegungsablauf, für
den eine Vielzahl von Zeitelementen oder Wegelementen zählt, den
jeweils günstigsten
Bewegungsablauf pro Element. Der optimierte Bewegungsablauf kann
von einer Rechnereinheit berechnet oder aus einem Speicher, in dem
Erfahrungswerte abgespeichert sind, entnommen werden.
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Als
Detektionseinrichtung genügt
es, wenn gemäß Anspruch
6 eine Verbindung, z. B. eine Leitung, zwischen der Steuereinrichtung
und einem Antrieb einer Transporteinrichtung vorgesehen ist. Dadurch
wird die Geschwindigkeit der zugeführten Produkte erkannt.
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Weist
entsprechend Anspruch 7 die Detektionseinrichtung einen Sensor mit
einem Messstrahl zum Erkennen eines zugeführten Produktes auf, der über eine
Verbindung mit der Steuereinrichtung verbunden ist, so kann dieser
Sensor die genaue Ankunft eines Produktes erkennen.
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Ein
in horizontaler Richtung ausgerichteter Messstrahl kann zur Ermittlung
einer Ansetzstelle für den
Stempel an einem zugeführten
Produkt genutzt werden (Anspruch 8). So ist es möglich, ein relativ tiefes Produkt
als solches von der Detektionseinrichtung abzumessen, und den Stempel
nicht so weit auszulenken wie bei einem nicht so tiefen Produkt, um
das Produkt stets ortsgenau ergreifen und dann bewegen zu können, Je
nach Tiefe des Produktes kann dabei der Stempel nur geringfügig zurückgesetzt
werden, um ein weniger tiefes Produkt zu erfassen, oder weiter zurückgesetzt
werden, um ein relativ tiefes Produkt ergreifen zu können. Durch
die Anpassung an eine Tiefe eines Produktes erfolgt stets eine Bewegung
des Produktes bei minimalem Weg des Schiebers und damit relativ
schnell.
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Ist
ein System von Sensoren mit jeweils vertikal ausgerichtetem Messstrahl
oberhalb einer Transporteinrichtung vorgesehen (Anspruch 9), so kann
wahlweise oder insgesamt ein Ankommen eines Produkts, dessen Tiefe
und/oder dessen in Transportrichtung sich erstreckende Breite erkannt werden.
Entsprechend kann der Stempel betrieben werden.
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Als
Alternative zu einer elektronischen Steuerung kann der Stempel auch
mittels eines mechanischen Mittels zeit- und wegabhängig ausgelenkt
werden. Gemäß Anspruch
10 ist ein mechanisches Mittel in Form einer Kurvenbahn vorgesehen,
entlang der ein mit dem Stempel verbundenes, die Ausformung der
Kurvenbahn an diesen übertragendes
Element, insbesondere ein um eine Achse drehbares Rad bewegbar ist,
welche mittels eines Federelementes in Kontakt mit der Kurvenbahn
gehalten wird. Durch Austausch einer Kurvenbahn gegen eine andere,
insbesondere durch Austausch einer Kurvenscheibe kann ein anderes
Bewegungsprofil erreicht werden. Die Steuerung wird hierbei genutzt,
um z. B. den Antrieb einer Kurvenscheibe zu steuern.
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Im
folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispiele darstellenden
Figuren näher beschrieben.
Es zeigt:
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1 in
einer Draufsicht eine Vorrichtung zum Bewegen eines Produktes, bei
welcher fehlerhaftes Produkt detektiert und mittels eines Stempels, der
einen von einer Steuerung angesteuerten Linearantrieb aufweist,
hin zu einem Entsorgungsbehälter geschoben
wird;
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2 in
einer Draufsicht eine Vorrichtung mit zwei senkrecht zueinander
verlaufenden, Produkt bewegenden Transporteinrichtung und einem
Stempel, der mittels eines angesteuerten Linearantriebs angetrieben
wird, und der das Produkt von der einen Transporteinrichtung auf
die andere Transporteinrichtung schiebt;
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3 in
einer Draufsicht eine Vorrichtung mit drei parallel zueinander ausgerichteten,
Produkt fördernden
Transporteinrichtungen, und einem das Produkt versetzenden Stempel,
der von einem angesteuerten Linearantrieb bewegt wird;
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4 in
einer Seitenansicht einen Stempel, der mittels einer von einem Servomotor
gedrehten Kurvenscheibe ausgelenkt wird;
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5 in
einer Draufsicht eine Vorrichtung mit zwei parallel zueinander ausgerichteten
Transporteinrichtungen, mit einem Stempel zum Bewegen von Produkt
von der einen zur anderen Transporteinrichtung, und mit einer Steuerung
zum Ansteuern des Antriebs des Stempels, sowie
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6 in
einer Draufsicht die Vorrichtung der 5, jedoch
in einem nachfolgenden Betriebszustand.
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Bei
einer Vorrichtung zum Bewegen von Produkt 1, welches einer
Sammelverpackung zugeführt werden
soll, ist ein gegen das Produkt 1 bewegbarer Stempel 2 vorgesehen
(1). Ein Antrieb 3 dient zum Antreiben
des Stempels 2, wobei der Antrieb 3 über ein
Verbindungselement 4 mit dem Stempel verbunden ist. Einer
Transporteinrichtung 10 mit einem Antrieb 6 ist
zum Zuführen
des Produktes 1 an den Stempel 2 vorgesehen. Eine
Detektionseinrichtung 7 dient zum Erkennen der Position
des in Transportrichtung 16 zugeführten Produktes 1,
sowie zum Erkennen der Abmessungen des Produktes 1 und
damit einer Feststellung von fehlerhaftem Produkt 1, um dieses
durch Betätigen
des Antriebs von der Transporteinrichtung 10 in einen Entsorgungs behälter 23 zu
stoßen.
Der Antrieb 6 ist ein getriebeloser Linearantrieb mit einem
antreibenden Teil 25 und einem relativ zum antreibenden
Teil 25 beweglichen Teil 24. Eine Steuereinrichtung 8,
die für
eine Ansteuerung des antreibenden Teils 25 vorgesehen ist,
ist über Leitungen 9 sowohl
mit Elementen der Detektionseinrichtung 7 als auch mit
dem antreibenden Teil 25 verbunden. Ein Teil der Detektionseinrichtung 7 ist eine
Verbindung 9 zwischen der Steuereinrichtung 8 und
einem Antrieb 6 der Transporteinrichtung 10, um der
Steuereinrichtung 8 die Geschwindigkeit der zugeführten Produkte 1 anzuzeigen.
Daneben weist die Detektionseinrichtung mehrere Sensoren 5 mit Messstrahlen 13 zum
Erkennen des zugeführten Produktes 1 auf,
die ebenso über
Verbindungen 9 mit der Steuereinrichtung 8 verbunden
sind. Ein System 14 von in vertikaler Richtung ausgerichteten
Messstrahlen 13 ist zur Ermittlung einer Ansetzstelle für den Stempel 2 an
jeweils einem zugeführten
Produkt 1 vorgesehen. Das System 14 von Sensoren 5 mit
jeweils vertikal ausgerichtetem Messstrahl 13 oberhalb der
Transporteinrichtung 10 ist dazu vorgesehen, um sowohl
ein Ankommen eines Produkts 1, dessen Tiefe 15 und
dessen in Transportrichtung 16 sich erstreckende Breite 17 erkennen
zu können.
Der horizontal ausgerichtete Sensor 5 erkennt ein ankommendes Produkt 1,
dass um eine feste Zeitspanne später
von einer bestimmten Anzahl vertikal ausgerichteter Sensoren 5 zu
einem bestimmten Zeitpunkt erkannt werden muss. Gleiches gilt für die hintere
Begrenzung des Produktes 1. Wird derart ein fehlerhaftes
Produkt 1 erkannt, so gibt die Steuereinrichtung 8 ein
von der Produktdichte bzw. dem Produktabstand abhängiges Signal
an den Antrieb 3, um diesen auszulenken und somit das fehlerhafte
Produkt 1 in den Entsorgungsbehälter 23 zu stoßen. Ist
der Abstand zweier aufeinanderfolgender Produkte 1 in Folge
der genauen Ausgestaltung des fehlerhaften Produktes 1 oder aufgrund
der Produktabstände
an sich relativ klein, so wird, um nicht in ungewünschter
Weise ein korrektes Produkt 1 mit auszustoßen, der
Antrieb 3 extrem schnell betätigt. Steht mehr Zeit für einen
Ausstoßvorgang
zur Verfügung,
so erfolgt der Ausstoß in
Material schonender Weise langsamer. Der Steuereinrichtung 8 ist
eine Information über
den Weg des Stempels 2 bis hin zum Entsorgungsbehälter 23 eingegeben
worden. Je nach genauer Position eines auszuwertenden Produktes 1 wird
der dahin notwendige Weg berechnet und von der Steuereinrichtung 8 sodann
vorgegeben. Die Steuereinrichtung 8 enthält zudem
eine Zeitsteuerung für
die Auslenkung des Stempels 2, um eine zur Verfügung stehende
maximale Ausstoßzeit
unter Berücksichtigung
der Ungenauigkeit der Sensorergebnisse nutzen zu können.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 2 ist wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel eine Steuereinrichtung 8 für eine Ansteuerung
des Antriebs 3 des Stempels 2 vorgesehen. Die
Steuereinrichtung 8 jedoch lediglich mit einer Detektionseinrichtung 7 verbunden,
welche ein Signal von einem Antrieb 6 einer Transporteinrichtung 10 enthält. Insgesamt
sind zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Transporteinrichtungen 10, 11 vorgesehen.
Da die Produktbewegung durch den Stempel 2 nur vom Antrieb 6 der
zuführenden
Transporteinrichtung 10 abhängig ist, und die Produkte 1 in
zuverlässiger
Weise einen jeweils konstanten Abstand zueinander haben, nutzt die Steuereinrichtung 8 eine
Zeitsteuerung für
die Auslenkung des Stempels 2. Würde sich die Bewegungsaufgabe
des Stempels 2 jedoch ändern,
z. B. indem jeweils zwei oder drei Produkte 1 bei konstanter
Geschwindigkeit der in Transportrichtung 16 abfördernden
Transporteinrichtung 11 auf dieser als Produktgruppe erzeugt
werden sollten, so müsste
eine Zeit-Weg-Steuerung der Steuereinrichtung 8 genutzt werden,
um in Abhängigkeit
der z. B. konstanten Geschwindigkeit der Transporteinrichtung 11 den
Stempel 2 jeweils so weit und so schnell auszulenken, dass
diese Produktgruppen erzeugt werden. Und sodann jeweils einen konstanten
Abstand zueinander haben. Unter Produktgruppe ist eine bestimmte
Anzahl Produkte 1 gemeint, die quasi ohne Abstand zueinander
auf der Transporteinrichtung 11 in deren Transportrichtung 16 angeordnet
sind.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 3 wird auf einer Transporteinrichtung 10 zugeführtes Produkt 1 von
einem Stempel 2 abwechselnd auf eine erste parallel ausgerichtete
Transporteinrichtung 11 und eine zweite derart verlaufende
Transporteinrichtung 12 geschoben. Als Detektionseinrichtung 7 dienen
Verbindungen zwischen den Antrieben 6 der Transporteinrichtungen 10, 11, 12 und
dem antreibenden Teil 25 eines als Linearantrieb ausgeführten Antrieb 3 des Stempels 2.
Die Steuereinrichtung 8 dient dazu, zwei den Transporteinrichtungen 11, 12 nachfolgenden Verarbeitungsstationen
(Sammelpackern) über
Datenleitungen 27, 28 jeweils mitzuteilen, wann
genau und in welcher exakten Position ein Produkt auf welcher Transporteinrichtung 11, 12 einen
nachfolgenden (nicht dargestellten) Sammelpacker erreichen wird.
Die beiden Sammelpacker werden dabei von der Steuereinrichtung 8 mit
angesteuert. Der Stempel 2 selbst wird in einem Weg-Zeit-Rhythmus
angesteuert, um abwechselnd weiter und weniger weit ausgelenkt zu
werden. Der jeweilige Zeitpunkt für eine Umkehr des Stempels 2 oberhalb
einer Transporteinrichtung 11, 12 wird als Abgabezeitpunkt
eines Produktes 1 an eine Transporteinrichtung 11, 12 definiert.
Die dabei erreichte Auslenkung des Stempels 2 ergibt ein
Signal für
eine Zuordnung eines versetzten Produktes 1 zu einer bestimmten
Transporteinrichtung 11, 12. Aus der jeweiligen
Geschwindigkeit einer Transporteinrichtung 11, 12 durch
Abfrage der Winkelstellung ihrer als Servomotoren ausgeführten Antriebe 6 ergibt
sich die jeweilige Ankunftszeit eines Produktes 1 an einen
Sammelpacker. Der Antrieb 6 der Transporteinrichtung 10 leitet
dagegen seine Betriebswerte an die Steuereinrichtung 8,
um ein zeitgenaues Ansetzen des Stempels 2 an den von ihm
zu bewegenden Produkten 1 zu erreichen.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 4 ist ein mechanisches Mittel in Form einer Kurvenbahn 18 vorgesehen,
entlang der ein mit einem Stempel 2 verbundenes, die Ausformung
der Kurvenbahn 18 an diesen übertragendes Element 19 bewegbar
ist. Das Element 19 ist ein um eine Achse 20 drehbares
Rad, welches mittels eines Federelementes 21 in Kontakt mit
der Kurvenbahn 18 gehalten wird. Die Steuerung 8 wird
dazu genutzt, den Antrieb 3 (Servomotor) derart winkelgenau
zu drehen, dass entsprechend zeitabhängig eine Auslenkung des Stempels 2 in
dessen Bewegungsrichtung 22 erfolgt. Eine reine Zeitsteuerung
wird derart in eine funktionelle Weg-Zeit-Steuerung durch Nutzung
einer Kurvenscheibe 26 umgewandelt.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 5 und 6 umfasst die Detektionseinrichtung 7 lediglich ein
System 14 von Sensoren 5 und einen separaten Sensor 5 analog
zum Ausführungsbeispiel
der 1. Ankommendes Produkt 1, dessen Abmessungen
bei einem Produktwechsel verändert
sind, werden von einer Transporteinrichtung 10 auf eine
andere Transporteinrichtung 11 versetzt. Eine Steuereinrichtung 8 für einen
Antrieb 3 eines Stempels 2 weist einen Modus für eine Wegsteuerung
und einen Modus für
eine Zeitsteuerung auf. Eine Umschalteinrichtung ist zum Umschalten
von einem Modus in einen anderen Modus vorgesehen. Solange Produkte 1 gleichartig
auf der Transporteinrichtung 10 mit jeweils einheitlichen, konstanten
Abmessungen bei genauer Position relativ zur Bewegungsrichtung 22 zugeführt werden,
ist eine Zeitsteuerung für
eine jeweilige Auslenkung des Stempels 2 um jeweils einen
gleichen Weg vorgesehen. Ist dagegen vom System 14 ein
Produkt 1 erkannt worden, welches in Bewegungsrichtung 22 anders
positioniert ist, oder wird ein Produkt 1 erkannt, dessen
Tiefe 15 anders ist, so erfolgt über eine Wegsteuerung eine
andere Auslenkung des Stempels 2, so dass auch tieferes
Produkt 1 mittig auf der Transporteinrichtung 11 landet.
Beim Ausführungsbeispiel erfolgt
bei Eintreffen tieferen Produktes 1 eine geringere maximale
Auslenkung des Stempels 2, um das neue Produkt 1 auf
die Transporteinrichtung 11 zu schieben. Es wird stets
ein zugeführtes
Produkt 1 erkannt, und danach wird der Stempel 2 ausgelenkt und
gegen das Produkt 1 gesetzt, um das Produkt 1 in
Abhängigkeit
seiner Abmessungen und seiner Zuführgeschwindigkeit bzw. seiner
Zuführrate
(Produktanzahl pro Zeit) zu versetzen.
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- 1
- Produkt
- 2
- Stempel
- 3
- Antrieb
für Stempel
- 4
- Verbindungselement
- 5
- Sensor
- 6
- Antrieb
für Transporteinrichtung
- 7
- Detektionseinrichtung
- 8
- Steuereinrichtung
- 9
- Verbindung
- 10,
11, 12
- Transporteinrichtung
- 13
- Messstrahl
- 14
- System
von Sensoren
- 15
- Tiefe
- 16
- Transportrichtung
- 17
- Breite
- 18
- Kurvenbahn
- 19
- übertragendes
Element
- 20
- Achse
- 21
- Federelement
- 22
- Bewegungsrichtung
des Stempels
- 23
- Entsorgungsbehälter
- 24
- bewegliches
Teil
- 25
- antreibendes
Teil
- 26
- Kurvenscheibe
- 27,
28
- Datenleitung